反应釜的国内外研究现状和发展趋势

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国内外研究进展及发展趋势反应釜结构是由釜体、釜盖、夹套、搅拌器、传动装置、轴封装置、支承等组成。搅拌形式一般有锚式、桨式、涡轮式、推进式或框式等，搅拌装置在高径比较大时，可用多层搅拌桨叶，也可根据用户的要求任意选配。并在釜壁外设置夹套，或在器内设置换热面，也可通过外循环进行换热。加热方式有电加热、热水加热、导热油循环加热、远红外加热、外（内）盘管加热等，冷却方式为夹套冷却和釜内盘管冷却，搅拌桨叶的形式等。支承座有支承式或耳式支座等。反应釜通常在常压或低压条件下采用填料密封，在一般中等压力或抽真空情况会采用机械密封，在高压或介质挥发性高得情况下会采用磁力密封。反应釜的结构图如下1所示。70598

反应釜的结构图

反应釜的未来发展趋势是：

①大容积化，这是增加产量、减少批量生产之间的质量误差、降低产品成本的有效途径和发展趋势。染料生产用反应釜国内多为6000L以下，其它行业有的达30m3；国外在染料行业有20000～40000L，而其它行业可达120m3。

②反应釜的搅拌器，已由单一搅拌器发展到用双搅拌器或外加泵强制循环。国外，除了装有搅拌器外，尚使釜体沿水平线旋转，从而提高反应速度。

③以生产自动化和连续化代替笨重的间隙手工操作，如采用程序控制，既可保证稳定生产，提高产品质量，增加收益，减轻体力劳动，又可消除对环境的污染。

④合理地利用热能，选择最佳的工艺操作条件，加强保温措施，提高传热效率，使热损失降至最低限度，余热或反应后产生的热能充分地综合利用。热管技术的应用，将是今后发展的方向。　　

下面就对反应釜的搅拌器，盘管，密封结构在国内外的研究进展作详细说明。论文网

1 搅拌桨

典型搅拌器形式

搅拌装置是反应釜的关键部位，而在搅拌装置中最重要的部件是搅拌器，反应釜内的反应物借助搅拌器的搅拌，达到物料充分混合、增强物料分子碰撞、强化传质与传热效果、促进化学反应的目的。一直以来常规搅拌桨一直占据主要地位,在各个领域的生产应用上都逐渐完善,造型设计上也日趋规范了，如图2所示的典型搅拌器形式。但是同时也开发出适应于某些特殊用途的搅拌器，魏文浩[1]等由于传统搅拌乳化法制备微球的粒径均一性差，设计了一系列不同针数搅拌桨，提出使用新型多针搅拌桨在搅拌乳化法下制备海藻酸钙微球，在一定转速范围内可以克服搅拌乳化制备微球所存在的均一性差的缺点。

硝化反应体系通常较为粘稠，要达到较好的传热效果，常选用兼具很强轴向循环能力和径向剪切能力的搅拌桨。搅拌釜式反应器设计中，按照一般设计原则，在液体深度不大于 1.2 倍釜径时，单层桨都是适用的。但在硝化反应过程中，有时在达不到此高径比时就需要采用多层桨。硝化反应釜内搅拌不均匀时容易局部过热出现“热点”，发生二次分解副反应并飞温失控，因而对搅拌桨的设计提出了更高的要求。下面对几种新型搅拌桨作简单介绍：

1.1 新型内外组合搅拌桨

搅拌桨性能的高低直接影响到混合效率。因此，根据流体特性，对新型搅拌桨的优化和设计，研究其搅拌流场特性对提高产品质量和收率有着重大影响和作用。传统搅拌桨可分为低粘液体用搅拌桨和高粘液体用搅拌桨两大类。前者直径较小、转速较高,适用于低粘度流体;后者直径较大、转速较低、适用于高粘度流体。孙会[2]等提出一种适用介质粘度范围广的新型内外组合搅拌桨，设想把上述两种不同类型的搅拌桨进行有机组合,即搅拌内桨选用适合于低粘介质的双层折叶平桨,外桨选用适合于高粘介质的锚式桨。此外,为了进一步改善罐内流体的混合效果,还对锚式桨进行改进,在其上增设两个折叶片,并且使这两个折叶片与搅拌内桨的折叶片在空间布置上彼此交错。内、外桨反向旋转,两者之间的转速比(RR=内桨转速/外桨转速)可根据介质粘度任意调节。当介质粘度较低时,仅搅拌内桨旋转,外桨起到挡板的作用;随着粘度的不断增大,搅拌内桨的作用区域逐渐减小,对罐内边壁区的搅拌作用也逐渐减弱,此时通过增加外桨转速,即降低内、外桨的转速比来改善整个搅拌设备内介质的流动状况。这样,在充分发挥上述两种搅拌桨优势的基础上,可大大增加新型内外组合搅拌桨的操作弹性。采用新型内外组合桨改善了搅拌设备近壁区的流动状况和剪切水平, 并且改善程度随着转速比的减小而增强。